(57)【要約】【課題】揺れの終了後に迅速に原点復帰が可能な、転動体を用いた免震システム用の支承具を提供する。【解決手段】免震システムは、建物など設置物の重量を支えるとともに、地面や基礎から設置物への揺れの伝達を制限する支承具１を含む。この支承具は、各々が窪んだ軌道面５，６または１５，１６をもち、組み合わさって両者間にほぼ楕円球状の空間７を画定する一対の軌道盤２，３と、この空間に収容されて各軌道面に沿って回動するボール４とを有する。各軌道盤の軌道面は、中央部分６ａをすり鉢状断面にし、その周り６ｂを円弧状断面に形成するか、或いは全体としてゴシックアーチ状断面に形成して、軌道中心へ戻るボール４の復元力を確保する。【選択図】図１
2005061084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置物とその基礎との間に設置する免震システム用の支承具であって、各々が窪んだ軌道面をもち、組み合わさって両者間にこれら軌道面によるほぼ楕円断面の空間を画定する一対の軌道盤と、この空間に収容されて各軌道面に沿って回動する円形断面の転動体とを有する支承具において、
各軌道盤の軌道面は、軌道面中央へ戻る転動体の復元力を確保する手段を備えたほぼ円弧状の断面に形成することを特徴とする、免震システムの支承具。
【請求項２】
請求項１に記載の支承具において、前記復元力を確保する手段は、各軌道面の中央部分をすり鉢状断面に、その外側部分を円弧状断面に形成することを含む、免震システム用の支承具。
【請求項３】
請求項１に記載の支承具において、前記復元力を確保する手段は、各軌道面の中心をはさむ両側部分を、曲率半径中心が軌道面中心からずれた円弧状断面にして、該軌道面を全体としてゴシックアーチ状断面に形成することを含む、免震システム用の支承具。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の支承具において、各軌道面は前記転動体と接触しない中央部分を有し、この中央部分が切削粗面のままである、免震システム用の支承具。
【請求項５】
請求項４に記載の支承具において、基礎側に配置する軌道盤の軌道面の、前記転動体と接触しない中央部分に、該軌道盤を貫通する孔を形成する、免震システム用の支承具。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の支承具において、前記空間はほぼ楕円球形状で、前記転動体が球形状である、免震システム用の支承具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物など設置物用の免震システムにおいて、設置物の重量を支えるとともに、地面や基礎から設置物への揺れの伝達を制限もしくは防止する支承具に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の支承具として、建物と基礎との間に転動体を配して、その移動を利用する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この既知の構造は、各々が凹状断面の窪みをもつ２つの支持部材を含み、凹状窪みを向かい合わせにして、一方の支持部材を建物に、他方を基礎に取り付けている。これら支持部材の窪み面の間には、円柱状ローラが配置されている。この構造では、基礎が揺れると、基礎側の支持部材が円柱状ローラの転動を介して建物側の支持部材に対して動くことによって、基礎から建物への揺れの伝達を防いでいる。
【特許文献１】特開平１０−６１２５０号公報
【０００３】
このような転動構造の支承具は、揺れの停止後に２つの支持部材が原点に正しく復帰すること、転動体が設置物の重量に耐え、転がり運動に支障をきたさない程度の変形量となるように設定されること、錆によって運動が妨げられないように錆止め処理が施されていること等が必要である。
その為、この構造の支持部材は、図４ａとｂに示すように、転動体１０４，２０４に接触する軌道面１０６，２０６を円弧状またはすり鉢状断面に形成して、これら支持部材１０３，２０３の相対移動に伴って原点への復帰力が生ずるようになっている。
【０００４】
図４ａに示す円弧状の軌道面１０６は、復元力が転動体１０４の位置によって異なり、転動体１０４が軌道の外側にある時は復元力が大きく、軌道の中心Ｓに近づくに従って復元力が小さくなり、軌道中心では理論上復元力がゼロになる。
免震システムは、一般に、支承具の他にダンパを併用して、基礎から設置物へ伝わる揺れを抑えるようになっている。円弧状の軌道面１０６では、転動体１０４が軌道中心Ｓ近くになって復元力が小さくなると、ダンパの拘束力に負けて原点へ復帰できず、支承具に残留変位が残る虞がある。
【０００５】
一方、図４ｂのすり鉢状の軌道面２０６は、復元力が転動体２０４の位置によらずほぼ一定であるが、揺れが大きくて転動体が軌道の外周側に位置するようになっても、復元力が図４ａの円弧状軌道のように大きくならず、原点への迅速な復帰が得られない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、揺れの終了後に迅速に原点復帰が可能な、転動体を用いた免震システム用の支承具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による、設置物とその基礎との間に設置する免震システム用の支承具は、各々が窪んだ軌道面をもち、組み合わさって両者間にこれら軌道面によるほぼ楕円断面の空間を画定する一対の軌道盤と、この空間に収容されて各軌道面に沿って回動する円形断面の転動体とを有する。この支承具は、各軌道盤の軌道面が、軌道中心へ戻る転動体の復元力を確保する手段を備えたほぼ円弧状の断面に形成されることを特徴とする。
この構成によると、支承具は、基礎の揺れが大きい場合、転動体がほぼ円弧状の軌道面に沿って動いて、揺れに応じた大きさの復元力を生じる。転動体が軌道面の中央に近づくにつれて、或いは基礎の揺れが小さい場合には、復元力を確保する手段によって、ダンパなどの拘束力に負けない一定の復元力を生ずる。かくして、支承具は、様々な大きさの揺れに対して、その終了時に迅速に原点復帰することができる。
【０００８】
好適には、上記復元力を確保する手段は、各軌道面の中央部分をすり鉢状断面に、その外側部分を円弧状断面に形成することを含む。
すり鉢状の軌道面により、中央部分において一定の復元力が転動体に得られる。
【０００９】
また、上記復元力を確保する手段は、各軌道面の中央をはさむ両側部分を、曲率半径中心が軌道中心からずれた円弧状断面にして、該軌道面を全体としてゴシックアーチ状断面に形成することを含んでいてもよい。
軌道面をゴシックアーチ形状にすることにより、軌道面両側の円弧状分部の傾きが単一円弧の軌道面よりも大きくなって、軌道面中央へ戻る復元力が転動体に得られる。
【００１０】
上記すり鉢状あるいはゴシックアーチ形状いずれの軌道面でも、転動体と接触しない部分が中央にあり、この中央部分は切削粗面のままであっても良い。このように仕上げ加工を省くことによって、加工が容易になり、製造コストが低減する。
基礎側に配置する軌道盤の軌道面の、転動体と接触しない中央部分に、該軌道盤を貫通する孔を形成しても良い。このような孔を通して、支承具内に溜まる結露水などを排出することができる。
軌道空間がほぼ楕円球形状で、転動体が球形状であることが好ましい。このような構造は、全方向の揺れに対応することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による免震システム用の支承具は、転動体が、各軌道面の外側部分にて、揺れの大きさに応じて増大する復元力を得るとともに、軌道面中央へ戻る復元力を確保されるので、様々な揺れに対して迅速に原点復帰することができる。
また、この構成は、各軌道面の中央に、転動体と接触しない部分を得て、支承具の加工の手間とコストを低減することができ、本発明は、作動が確実な免震システム用の支承具を安価に提供可能にする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明を、図面に示す実施の態様を参照して説明する。
図１は、第１の実施態様による免震システム用の支承具１を示している。支承具１は、一対の軌道盤２，３と、転動体であるボール４から成る。
軌道盤２，３は、各々、方形の板部材の形態であり、この板部材に設けた皿状窪みの形状の軌道面５または６を有する。軌道盤は、これら軌道面５，６を向かい合わせて間にほぼ楕円球状の空間７を画定する状態で、一方の軌道盤が設置物である建物に、また他方がその基礎にそれぞれ取り付けられるようになっている。
【００１３】
各軌道盤の軌道面は、例えば図１の軌道面６に見られるように、軌道中心Ｃの周りの範囲Ａの中央部分６ａを、直線状の傾斜面をもつすり鉢ないし円錐状に形成している。
軌道面６の、すり鉢状範囲Ａの外側部分６ｂは、図１の点Ｂを曲率中心とする半径Ｒの球面形状である。中央部分６ａと外側部分６ｂの境界Ｅは、滑らかな接線状に形成している。
【００１４】
ボール４は、直径Ｄａの球体であり、軌道盤２，３間の空間７内に配置されている。ボール１は、軌道面５，６に接触し、軌道盤２，３と協同して設置物の重量を支えるとともに、これら軌道面の案内で軌道盤２，３の間を転動可能である。
【００１５】
このような構造の支承具１において、設置物あるいはその基礎が揺れると、ボール４が軌道面５，６に沿って軌道盤２，３の間を転動し、軌道盤２，３の相対移動を許すことによって、揺れの伝達を制限ないし防止する。
揺れが終了すると、移動位置にあるボール４に、元の位置へ戻そうとする復元力が働き、これに応じてボール４と軌道盤２または３が原点へ復帰する。
【００１６】
軌道面の中央部分６ａの範囲Ａは、免震システムに併用するダンパに応じて、ボール４がこの中央分部に来た時に、ダンパの拘束力にうち勝って原点へ復帰するのに適正な復元力が得られるように設定する。
この復元力は、中央部分の境界Ｅが軌道中心Ｃに対して成す角度をθとし、支承体１の荷重をＦとすると、Ｆ・ｓｉｎθで表せる。
【００１７】
図２は、第２の実施態様による支承具１０を示している。この支承具１０は、軌道面１５，１６の断面形状が前述の第１の実施態様と相違し、その他は第１の実施態様と同じである。
図２では、第１の実施態様と同様な構成部分に同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００１８】
支承具１０の各軌道面１５または１６は、全体としてゴシックアーチ形を呈する断面である。このゴシックアーチ形状は、例えば軌道面１６について説明すると、それぞれ軌道中心Ｃから距離Ｋだけずらした点Ｍ１，Ｍ２を中心にして、第１の実施態様と同じ半径Ｒで描いた２つの円弧状断面の部分１６ａ，１６ｂから成っている。
【００１９】
これら軌道面部分１６ａ，１６ｂは、各曲率半径の中心Ｍ１，Ｍ２が軌道の中心Ｃからずれているので、第１の実施態様の円弧状部分６ａよりも傾きが大きい。その為、ボール４は、地震の揺れによって軌道の中心から外れると、単一の円弧状軌道の場合に比して大きな復元力を得て、軌道中心へ確実に戻ることができる。
ボール４は、軌道中心にある時、軌道面部分１６ａ，１６の点Ｎ１，Ｎ２に接触していて、軌道面の中央部分１６ｃには接触しない。
【００２０】
ここで、軌道面５，６または１５，１６の加工について説明する。
図４ａの断面が円弧状の軌道面を切削加工するとき、軌道中心Ｓでは刃物の回転周速がゼロになるので、軌道中心には切削残りが発生し易くなる。この中央部分は、免震支承具が作動しない通常の状態で、転動体が常に設置物の重量を受けたまま接触しているところである。従って、切削残りは除去しなければならず、この為、機械加工後に手作業で除去作業を行う必要がある。
【００２１】
一方、図４ｂに示したすり鉢状の軌道面の場合、切削加工時に、軌道中心に切削残りが発生しやすいことは、上記の円弧状断面の軌道面と同様である。しかし、この中央部分は、免震支承具が作動しない通常の状態でも、幾何学的な形状によって転動体の接触がなく、切削残りがあっても支障はない。
【００２２】
第１の実施態様の支承具１は、軌道面５，６にすり鉢状部分を採用しており、その部分にボール４と接触しない領域がある。また、第２の実施態様の支承具１０も、前述の通り、各軌道面にボール４と接触しない中央部分がある。このようにボール４と接触しない各軌道面の中央部分は切削残りが有ってもよく、手作業による仕上げ加工を要しないので、加工の手間とコストを低減する効果がある。
【００２３】
また、第１の実施態様の支承具１では、下側軌道盤３の軌道面のすり鉢状部分中央に、軌道盤３を貫いて貫通孔８を設けている。この部分は、免震システムが作動しない通常の状態でもボール４の接触がないので、貫通孔８を通して、支承具１に溜まる結露水を排出することができる。
第２の実施態様の支承具１０にも、同様なドレン孔を設けることができる。
【実施例１】
【００２４】
続いて、本発明による免震システム用支承具の実施例を説明する。
この例は、前述の第１の実施態様に対応し、転動体であるボールの直径Ｄａを５７．１５ｍｍに、球面状軌道面の曲率半径Ｒを３０００ｍｍに、すり鉢状軌道面の勾配を１／４０に、また、軌道中心からのボールの移動量を１５０ｍｍに設定した。
この実施例における原点復元力の変化を、図３のグラフに示す。このグラフに見られるように、本実施例の支承具は、軌道半径７０ｍｍ以内にボールがあると、球面形状のみの軌道面よりも大きい復元力を得て、また、これを超える範囲では、すり鉢形状のみの軌道面よりも復元力を大きくすることができる。
【実施例２】
【００２５】
この例は、前述の第２の実施態様に対応し、実施例１と同様に、ボールの直径Ｄａを５７．１５ｍｍに、軌道中心からのボールの移動量を１５０ｍｍに設定した。また、各軌道面のゴシックアーチ形状は、曲率半径Ｒを３０００ｍｍに、軌道中心から曲率半径中心までの距離Ｋを３０ｍｍに設定して画成した。
実施例２における原点復元力の変化を、図３のグラフに示す。このグラフに見られるように、この実施例では、ボールに働く復元力が球面形状のみの軌道面に比して全体的に大きく、軌道中心付近でも復元力が得られることが判る。
【００２６】
以上、本発明を実施態様に基づいて説明したが、本発明はこの特定の形態のみに限られるものでなく、特許請求の範囲の定義内で、様々な変更を施し、或いは別の形態を採り得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施態様による免震システム用の支承具を示す断面図である。
【図２】本発明の別の実施態様による支承具を示す断面図である。
【図３】図１と図２の支承具に対応した２つの実施例における復元力の変化を、従来例と比較して示すグラフである。
【図４】ａは、円弧状断面の軌道をもった従来の支承具を例示する断面図で、ｂは、すり鉢状断面の軌道をもった別の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，１０  支承具
２，３  軌道盤
４  ボール（転動体）
５，６，１５，１６  軌道面
６ｂ，１６ａ，１６ｂ  円弧状部分（軌道面）
６ａ，１６ｃ  中央部分（軌道面）
７  空間
８  貫通孔
Ｂ，Ｍ１，Ｍ２  曲率半径の中心
Ｃ  軌道中心
【図１】
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【図２】
2005061084.tif 000004
【図３】
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【図４】
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